Основные классы пищевых добавок

Лекция №20

Тема: Основные классы пищевых добавок

1 Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов

2 Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов

3 Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов

4 Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов

5 Биологически активные добавки

1 Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов

Пищевые красители

Основной группой веществ, определяющих внешний вид продуктов пи­тания, являются пищевые красители (Е100-Е182).

Потребитель давно привык к определенному цвету пищевых продук­тов, связывая с ним их качество, поэтому красители в пищевой промыш­ленности применяются с давних времен. В условиях современных пище­вых технологий, включающих различные виды термической обработки (кипячение, стерилизацию, жарение и т. д.), а также при хранении про­дукты питания часто изменяют свою первоначальную, привычную для по­требителя окраску, а иногда приобретают неэстетичный внешний вид, что делает их менее привлекательными.

Для окраски пищевых продуктов используют натуральные (природ­ные) или синтетические (органические и неорганические) красители.

Натуральные красители являются более безопасными их обычно выделяют из природных источни­ков (растения, отходы их переработки) в виде смеси различных по своей химической природе соедине­ний, состав которой зависит от источника и технологии получения, в связи с чем обеспечить его постоянство часто бывает трудно. Среди натуральных красителей необходимо отметить каротиноиды (красно-жёлтый цвет), антоцианы (красный, пурпурно-красный цвет), флавоноиды (жёлтый, красный цвет), хлорофиллы (зелёный цвет).

При­родные красители, в том числе и модифицированные, чувствительны к действию кислорода воздуха (например, каротиноиды), кислот и ще­лочей (например, антоцианы), температуры, могут подвергаться мик­робиологической порче.

Синтетические красители обладают значительными технологически­ми преимуществами по сравнению с большинством натуральных краси­телей. Они дают яркие, легко воспроизводимые цвета и менее чувстви­тельны к различным видам воздействия, которым подвергается матери­ал в ходе технологического потока.

Синтетические пищевые красители – это представители нескольких классов органических соединений: азокрасители; хинолиновые; индигоидные красители.

В пищевой промышленности применяются соединения, изменяющие окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами сырья и готовых продуктов. Среди них отбеливающие вещества (диоксид серы) или вещества, стабилизирующие окраску (нитрат натрия, нитриты натрия и калия стабилизируют красный цвет мяса и мясных продуктов). Иногда эти цветокорректирующие материалы оказывают и другое, сопутствую­щее (например, консервирующее) действие. Наиболее часто используемые цветокорректирующие материалы – диок­сид серы, нитрат и нитрит калия и натрия.

2 вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов

К этой группе пищевых добавок относятся вещества, ис­пользуемые для создания необходимых реологических свойств пищевых продуктов, т. е. добавки, регулирую­щие или формирующие консистенцию. Это – загустители, гелеобразователи, стабилизаторы физического состояния пищевых продуктов, а также по­верхностно-активные вещества (эмульгаторы и пе­нообразователи).

Загустители – это вещества, ис­пользуемые для повышения вязкости продукта.

Гелеобразователи – это вещества, придающие пищевому продукту свойства геля.

Действие, как загустителей, так и гелеобразователей основано на связывании свободной влаги, что и приводит к стабилизации пищевой системы. В химическом отношении добавки этой группы являются полимер­ными соединениями в основном полисахаридами (исключение составляет гелеобразователь желатин, имеющий белковую природу), в макромолекулах которых равномерно распреде­лены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. К основным представителям этой группы пищевых добавок относятся модифицированные крахма­лы и целлюлозы, пектины, полисахариды морских водорослей и некото­рые другие.

Модифицированные крахмалы. В отличие от нативных растительных крахмалов, считающихся пище­выми продуктами, модифицированные крахмалы (Е1400 – Е1451) отно­сятся к пищевым добавкам. По сравнению с нативным крахмалом они образуют легко и быстро формирующиеся клейстеры, устойчивые к нагреванию, воздействию кислот и устойчивые к ретроградации (хорошо удерживают дисперсионную среду).

Целлюлоза и ее производные. В группу пищевых добавок целлюлозной природы (Е460-Е467) вхо­дят модифицированные формы натуральной целлюлозы (метилэтилцеллюлоза, метилгидроксипропилцеллюлоза и др.). Они подобно целлюлозе имеют линейную структуру, но в отличие от нативной целлюлозы её модификации содержат сложные и простые эфирные связи, наличие которых позволяет модифицированным целлюлоза в отличие от нативной растворяться в воде и не выкристаллизовываться.

Пектины вхо­дят в состав клеточных стенок и межклеточных образований растений, где находятся в связанном состоянии с волокнами целлюлозы –«протопектин». В промышленности пектины получают кислотным или фермента­тивным гидролизом «протопектина».

Пектины – это этерифицированные соединения (содержат, карбоксильные, спиртовые, алкильные группы). Пектины являются хорошими гелеобразователями, при этом гелеобразующая способность лучше выражена у низкоэтерифицированных пектинов. В то же время, высокоэтерифицированные пектины лучше растворяются.

Традиционно модифицированные крахмалы, мод. целлюлоза и пектины используются при изготовлении хлебобу­лочных и кондитерских изделий, молочных и низкожирных эмульсион­ных продуктов, а также безалкогольных напитков.

Полисахариды морских растений. К ним относятся агароиды и каррагинаны. Их получают из красных морских водорослей, произрастающих в Белом море, Тихом и Атлантическом океанах. Эти добавки являются типичными гелеобразователями. Используется в производстве желе, мармелада.

Желатин – гелеобразователь белковой природы. Получают желатин из коллагена, содержащегося в костях, хрящах и сухожилиях убойных животных. Желатин является типичным гелеобразователем, широко используется при получении пудингов и заливных блюд.

Эмульгаторы – вещества, способные образовывать и стабилизировать эмульсию, что обеспечивает возможность создания и сохранения дисперсии двух или более несмешивающихся веществ. В качестве эмульгаторов в первую очередь использовали камеди, лецитин, моно- и диглицериды, эфиры полиглицерина, эфиры сахарозы и др. Основная область применения эмульгаторов – масложировая промышленность.

Пенообразователи – это разновидность эмульгаторов, обеспечивающих равномерную диффузию газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты. Пенообразователями являются ПАВы (фосфолипиды и другие эфиры), белки. Применяются пенообразователи в производстве кондитерских изделий, взбитых десертов, молочных коктейлей, пива.

3 Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов

При оценке пищевых продуктов особое внимание потребитель уде­ляет их вкусу и аромату. Физиология питания рассматривает вкусовые и ароматообразующие вещества как важные компоненты пищи, улучшающие пищеварение за счет активации секреции пищеваритель­ных желез, способствующие оздо­ровлению микрофлоры кишечника.

Вкус и аромат продуктов питания определяются многими фактора­ми. К числу основных относятся следующие:

1.Вкусоароматические компоненты в составе сырья.

2.Вкусовые вещества, специально вносимые в пищевые системы в ходе технологического потока. Среди них: подслащивающие вещества, эфирные масла, душистые вещества, ароматизаторы, пряности, поваренная соль, пищевые кислоты и подщелачивающие соединения, усилители вкуса и аромата.

3.Вещества,возникающие в результате разнообразных химических, биохимических и микробиологических процессов, протекающих при получении пищевых продуктов под влиянием различных факторов.

Подслащивающие вещества

В пищевой промышленности, кулинарии, при приготовлении пищи в домашних условиях с давних времен широко применяются вещества, обладающие сладким вкусом, – подслащивающие вещества (подсластители). Существуют различные их классификации: по калорийности (высококалорийные, низ­кокалорийные, практически некалорийные), степени сладости (подсла­стители с высоким или низким сахарным эквивалентом), по химиче­скому составу и т. д.

Мед –продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами; Он в основном состоит из моно- и дисахаридов (в том числе около 40% фруктозы, 35% глюкозы и 2% сахарозы) и на 5,5% – из крахмала. Мёд богат витаминами С, В6 и В9, железом, йодом и фтором.

Сахаристые крахмалопродукты

В пищевой промышленности возрастает производство и потребление разнообразных сахаристых крахмалопродуктов, получаемых путем гид­ролиза крахмала: крахмальные патоки, глюкоза, фруктоза или их сиропы.

К группе подслащивающих веществ относятся солодовый экстракт (водная вытяжка из ячменного солода), лактоза (молочный сахар, дисахарид, состоящий из остатков глю­козы и галактозы).

В последнее время с учетом требований науки о питании получило интенсивное развитие производство низкокалорийных продуктов, содержащие вместо сахарозы подсластители (миракулин, монелин, тауматин, стевиозид) и сахарозаменители (ксилит, сорбит, лактит, сахарин, ацесульфам калия, аспартам). Не имея глюкозного фрагмента, заменители сахарозы могут ус­пешно использоваться при производстве продуктов питания и замени­телей сахара для больных сахарным диабетом. Высокий коэффициент сладости (Ксл=50÷3000) позволяет, применяя их, производить низкокалорийные, дешевые диетические продукты.

Ароматизаторы

Аромат пищевого продукта – интегральный фактор, обусловленный присутствием в нем сложной смеси органических соединений.

Пищевые ароматизаторы – это пищевые добавки, представляющие собой смеси ароматических (душистых) веществ или индивидуальные ароматические (душистые) вещества, с растворителем или сухим носи­телем, или без них, и вводимые в продукты с целью улучшения их арома­та и вкуса.

Основными потре­бителями ароматизаторов являются производства безалкогольных напит­ков, мороженого, ликероводочных изделий, жевательной резинки, широ­кого ассортимента кондитерских изделий; ароматизаторы добавляют в су­хие кисели, маргарины, сиропы, мучные кондитерские изделия, молочные продукты, пудинги и мясопродукты и т. д.

Натуральными пищевыми ароматизаторами являются эфирные масла и настои, пряности и продук­ты их переработки (химический и микробиологический синтез).

Пищевые ароматизаторы идентичные натуральным – по своему строению они отвечают природным соединениям, а их композиции позволяют получить комбинации веществ, отличающиеся стабильностью, заданным ароматом. Они удобны в использовании.

Искусственные пищевые ароматизаторы (включающие компоненты, не имеющие природных аналогов) требуют специального изучения и гигиенической оцен­ки, они отличаются высокой стабильностью, интенсивностью аромата, дешевизной.

Существуют пищевые добавки, усиливающие вкус и аромат пищевых продуктов. К ним относится производ­ные глутаминовой, гуаниловой, инозиновой кислот, рибонуклеотиды и производные мальтола.

4 Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов

Необходимость в сохранении (консервировании) собранного уро­жая, добычи, полученной в результате охоты или рыболовства, собран­ных ягод и грибов, а также продуктов их переработки, возникла у чело­века с давних времен. Сначала это были сушка и засолка, применение специй, уксуса, масла, меда, соли (соле­ние продуктов), сернистой кислоты (для стабилизации вина). В конце XIX – начале XX в. с развитием химии начинается применение хими­ческих консервантов: бензойной и салициловой кислот, производных бензойной кислоты, нитраты и нитриты, диоксид серы, уксусная кислота, пропионовая кислота, сорбиновая кислота, дифенил и др.

Консерванты – вещества, продлевающие срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызванной микроорганизмами (бактерии, плес­невые грибы, дрожжи, среди которых могут быть патогенные и непато­генные виды).

Спектр антимикробного действия конкретного консерванта различен: одни направлены на подавление бактерий, другие – плесневых грибов или дрожжей.

При выборе консерванта необходимо руководствоваться некоторыми общими правилами.

Консервант должен:

—иметь широкий спектр действия;

—быть эффективным против микроорганизмов, содержащихся в данной пищевой системе;

—оставаться в продукте в течение всего срока хранения;

—не оказывать влияния на органолептические свойства пищевого продукта;

—быть технологичным (простым в применении);

—быть дешевым.

Консервант не должен:

—быть физиологически опасным;

—вызывать привыкания;

—влиять на микробиологические процессы, предусмотренные при производстве отдельных пищевых продуктов данной технологией.

Также возможно консервирование поваренной солью или сахаром. В этом случае консервирующий эффект достигается за счёт изменения величины осмотического давления в микробной клетке. Осмос – это движение молекул воды через полунепроницаемые мембраны из области меньшей в область большей концентрации растворенного вещества. Погружая продукт в раствор соли или сахара, раствор этих веществ высасывает влагу из клеток как продукта, так и самих микроорганизмов, при этом происходит обезвоживание клеток, они утрачивают свою способность к всасыванию пита­тельных веществ с водой, т.е. способность к размножению, и поги­бают. Концентрация соли должна быть не менее 10-12%, а сахара – 60-65%.

Антибиотики. Особую группу пищевых добавок, замедляющих порчу пищевых продуктов, составляют антибиотики. И хотя применение антибиотиков позволяет срок хранения пи­щевого сырья и некоторых видов пищевых продуктов в 2—3 раза, они не допускаются для использования при изготовлении пищевых продуктов и полуфабрикатов, так как могут привести к нежелательным последствиям, в том числе к нарушению нормального соотношения микроорганизмов желудочно-кишечного тракта.

Аналогично, как и в случае расчёта потребления пищевых добавок в целом, при работе с консервантами основными критериями безопасности являются максимально допустимый уровень (МДУ или ПДК), допустимая суточная доза (ДСД) и допустимое суточное потребление (ДСП).

5 Биологически активные добавки

Практически все натуральные пищевые продукты не являются сбалансированными, так как не содержат незаменимых нутриентов в необходимых количествах и соотношениях. Поэтому по прогнозам специалистов в питании людей все возрастающую роль будут играть биологически активные добавки (БАД) к пище. БАД – это композиции натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема с пищей или введения в состав пищевых продуктов с целью обогащения рациона отдельными пищевыми или биологически активными веществами и их комплексами.

БАД применяют: для оптимизации обмена веществ при различных функциональных состояниях организма; для нормализации и (или) улучшения функционального состояния органов и систем организма человека; для снижения риска заболеваний, нормализации микрофлоры желудочно-кишечного тракта, в качестве энтеросорбентов и др.

Вместе с тем, БАД следует рассматривать не как лекарство, а как отдельную группу пищевой продукции функционального назначения. БАД к пище, вырабатывают в виде сухих и жидких концентратов, экстрактов, настоев, бальзамов, изолятов, порошков, сиропов, таблеток, драже, капсул и других форм.

Их делят на БАД-нутрицевтики, обладающие пищевой ценностью, и БАД-парафармацевтики, обладающие выраженной биологической активностью.

Группа БАД-нутрицевтиков представляет собой эссенциальные нутриенты – природные ингредиенты пищи: витамины или их близкие предшественники (например, β-каротин и другие каротиноиды); полиненасыщенные жирные кислоты (ω-3и другие ПНЖК); минеральные вещества и микроэлементы (кальций, железо, селен, цинк, йод, фтор); отдельные аминокислоты; некоторые моно- и дисахариды; пищевые волокна (целлюлоза, пектины и т. п.).

Группа БАД-парафармацевтиков – это минорные компоненты пищи. К ним относятся органические кислоты, биофлавоноиды, кофеин, биогенные амины, регуляторные ди- и олигопептиды, некоторые олигосахариды.

Пробиотики и пребиотики.

Пробиотики,представляют собой живые микроорганизмы или культивированные ими продукты, которые благотворно воздействуют на микрофлору желудочно-кишечного факта (ЖКТ).

К бактериям-пробиотикам относятся, в основном, их классические представители, входящие в состав нормальной микрофлоры ЖКТ: бифидобактерии и молочнокислые микроорганизмы рода Lactobacillus. Ряд других микроорганизмов с пробиотическими свойствами не встречаются постоянно в кишечнике человека и называются транзиторными. Это молочно-кислые палочки и кокки.

Для человека наиболее естественным и доступным путем получения пробиотиков является потребление натуральных, в частности, кисло-молочных продуктов, полученных биотехнологическим способом с использованием различных микроорганизмов.

Пребиотикиявляются стимуляторами, или промоторами, пробиотиков. В группу пребиотиков входят вещества или диетические добавки, которые не абсорбируются в кишечнике человека, вместе с тем, селективно стимулируют рост или активизируют метаболизм полезных представителей микрофлоры ЖКТ, оказывая благотворное влияние на организм: неперевариваемые олигосахариды и полисахариды, отдельные витамины и их производные, а также биологически активные иммунные белки – лактоглобулины и гликопептиды.